JPH08130456A - 光電スイッチの外乱防止回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外乱光の入射に対しても高感度で投光器から
のパルスビームを受光し、安定した動作を行う。 【構成】 パルスビームを投光する投光器と、パルスビ
ームを受光して光電変換するフォトダイオードＤ1と、
変換された光電流によるパルス信号を増幅する主増幅器
２２と、増幅された信号を検波して出力する検波器２３
及び出力回路２４とを有する光電スイッチにおいて、外
乱光の受光によってフォトダイオードに発生する光電流
の直流成分を、フォトダイオードに並列接続されてアノ
ードとカソード間を短絡させ、かつ抵抗値を小さくした
インダクタンスコイルＬ1でバイパスし、フォトダイオ
ードの飽和を防ぐとともに、インダクタンスコイルの信
号に対するインピーダンスを無視できる十分に低い入力
インピーダンスの初段増幅器２１をインダクタンスコイ
ルに接続させることによって、入力するパルス信号を減
衰させずに増幅する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過型又は反射型から
なる投光器と受光器を配置して、透過光又は反射光の検
出を行う光電スイッチに関し、特に車両のヘッドライト
や太陽光等の外乱光を防止する光電スイッチの外乱防止
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の透過型又は反射型光電ス
イッチは、例えば駅のプラットホーム等に設置されて、
パルスビームを発射してその透過光又は反射光を受光
し、これによって発生する交流成分の起電力によって乗
降客を検出するものがある。このような場合、上記光電
スイッチの受光器には、電車のヘッドライトや光の強い
太陽光等の外乱光が入射することがある。このような外
乱光を受けると、受光器のフォトダイオードでは、光電
流の直流成分が発生して起電力が生じ、これが原因とな
ってフォトダイオードが飽和してしまい、誤動作するこ
とがあった。

【０００３】このフォトダイオードの飽和を防ぐものと
して、従来の外乱防止回路では、図４に示すように、受
光器のフォトダイオードＤ1に並列に接続される負荷抵
抗Ｒ1の抵抗値を小さくすることによって、上記直流成
分を除去していた。この外乱防止回路では、負荷抵抗Ｒ
1の抵抗値を小さくするほど、フォトダイオードＤ1は飽
和しにくくなって外乱光に強くなるが、抵抗Ｒ1の抵抗
値を小さくすると検出を行う交流成分の受光感度も低下
してしまう。このため、上記パルスビームを集光するレ
ンズ面にわずかな汚れや振動、衝撃による光軸のずれや
性能劣化等によって受光量が変化し誤動作することがあ
った。

【０００４】そこで、図５に示すように、フォトダイオ
ードに発生する外乱光による直流成分の電流を抵抗Ｒ2
を通して、接続されるトランジスタＱ1のベースに流
し、上記トランジスタＱ1で増幅したコレクタ電流によ
ってフォトダイオードＤ1の電圧の変化を抑え、上記フ
ォトダイオードＤ1の飽和を防ぐ外乱防止回路があっ
た。この外乱防止回路では、図示しない投光器からの光
ビームに応じてフォトダイオードＤ1に発生する交流成
分の電流（パルス電流）は、抵抗Ｒ2と、該抵抗Ｒ2とト
ランジスタＱ1のベース間に接続されたコンデンサＣ1と
によって取り去られて、トランジスタＱ1への伝達が阻
止されるので、トランジスタＱ1は、オープン状態とな
ってパルス電流を減衰させずに、パルス信号を増幅器に
伝達でき、外乱光にも強く、受光感度の低下も防げるも
のであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記外乱防
止回路では、外乱光が入射すると、フォトダイオードに
発生する光電流に比例してトランジスタのコレクタ電流
が増加することとなり、この増加したコレクタ電流は、
トランジスタのホワイトノイズの発生を増大させ、Ｓ／
Ｎを低下させており、これを回避するためには結局受光
感度を落とさなければならないという問題点があった。

【０００６】また、受光器の受光部に長いフードを取り
付けて、指向性を鋭くしてヘッドライトや太陽光等の外
乱光が入射した時の影響を軽減する外乱防止装置もある
が、上記装置では装置が大きくなり、プラットホーム等
の狭いスペースの場所に設置すると、昇降客の邪魔にな
るとともに、危険であるという問題点があった。本発明
は、上記問題点に鑑みなされたもので、外乱光の入射に
対しても高感度で投光器からのパルスビームを受光し、
安定した動作を行うことができる光電スイッチの外乱防
止回路を提供することを目的とする。

【０００７】また、本発明の他の目的は、妨害電磁波の
影響を軽減できる光電スイッチの外乱防止回路を提供す
ることである。さらに、本発明の他の目的は、小型、軽
量の光電スイッチの外乱防止回路を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、パルスビームを投光する投光素子を有
する投光手段と、該パルスビームを受光して光電変換す
るフォトダイオードからなる受光素子と、前記変換され
た光電流によるパルス信号を増幅する増幅器からなる増
幅手段と、前記増幅された信号を検波して出力する検波
器及び出力回路からなる検波出力手段とを有する光電ス
イッチにおいて、前記フォトダイオードに並列に接続さ
れ、前記変換された光電流の直流成分を除去するインダ
クタンスからなる除去手段と、前記除去手段に接続さ
れ、該除去手段の信号に対するインピーダンスより小さ
い入力インピーダンスの増幅器からなる初段増幅手段と
を備えた光電スイッチの外乱防止回路が提供される。

【０００９】請求項３では、同じ大きさで、かつ互いに
逆巻きのインダクタンスを直列に接続され、かつ前記フ
ォトダイオードに並列に接続された複数のインダクタン
スからなる除去手段を備える。

【００１０】

【作用】本発明では、外乱光の受光によってフォトダイ
オードに発生する光電流の直流成分を、フォトダイオー
ドに並列接続されてアノードとカソード間を短絡させ、
かつ抵抗値を小さくしたインダクタンスでバイパスし、
フォトダイオードの飽和を防ぐとともに、インダクタン
スの信号に対するインピーダンスを無視できる十分に低
い入力インピーダンスの増幅器をインダクタンスに接続
させることによって、入力するパルス信号を減衰させず
に増幅する。

【００１１】請求項３では、互いに逆巻きのインダクタ
ンスを直列に接続させて、両インダクタンスに発生する
妨害電磁波を互いに打ち消し合うようにする。

【００１２】

【実施例】本発明に係る光電スイッチの外乱防止回路の
実施例を図１乃至図３の図面に基づいて説明する。図１
は、本発明に係る光電スイッチの一実施例の構成を示す
ブロック図である。図において、光電スイッチは、反射
型の投光器と受光器とから構成されている。投光器は、
パルス信号を発生するパルス信号発生回路１１と、上記
パルス信号を電流増幅する電流増幅回路１２と、上記増
幅されたパルス電流による光の強度変調を行ってパルス
ビームを発射する投光素子１３とから構成されている。
なお、本発明の光電スイッチは、透過型の投光器と受光
器とで構成させることも可能である。

【００１３】受光器は、図示しない検出物体からの上記
パルスビームの反射光を受光して、上記受光に応じた光
電流によるパルス信号を発生する受光素子（フォトダイ
オード）Ｄ1と、フォトダイオードＤ1に並列接続される
インダクタンスコイルＬ1と、フォトダイオードＤ1から
のパルス信号（交流成分）のみを増幅する初段増幅器２
１と、上記増幅されたパルス信号をさらに増幅する主増
幅器２２と、上記増幅した信号の増減を検波する検波器
２３と、上記検波した信号を光電スイッチの出力として
取り出す出力回路２４とから構成されており、インダク
タンスコイルＬ1と初段増幅器２１とは外乱防止回路を
構成している。なお、本実施例では、検出物体からの反
射光が受光素子に受かりやすくするために、光学系を設
けることも可能である。

【００１４】外乱防止回路は、具体的には図２に示す第
１実施例のように、初段増幅器２１にカプリングコンデ
ンサＣ1を介して接続されたフォトダイオードＤ1のアノ
ードとカソード間を、インダクタンスコイルＬ1で短絡
させるように接続させている。このため、太陽光や車両
のヘッドライト等から直流成分の外乱光が入射すると、
フォトダイオードＤ1は、光起電効果によって光電流を
発生させる。この発生した光電流は、ほとんどが直流成
分であるので、インダクタンスコイルＬ1にバイパスし
て流れてしまい、フォトダイオードＤ1のアノードとカ
ソード間は何ら変化しない。

【００１５】従って、太陽光のような強力な外乱光が入
射してもその影響を受けることなく飽和が防止され、フ
ォトダイオードＤ1に電圧を印加することがないので、
発生した直流成分の光電流による発熱を抑えることがで
き、交流成分のみを初段増幅器２１に供給することがで
きる。初段増幅器２１では、カプリングコンデンサＣ1
に接続される抵抗Ｒ1で負帰還をかけており、この負帰
還によって初段増幅器の直線性をよくし、Ｓ／Ｎを改善
し、上記初段増幅器の入力インピーダンスを小さくして
いる。すなわち、初段増幅器２１の入力インピーダンス
Ｚiを、投光されたパルス信号（以下、「投光パルス信
号」という。）の周波数に対してインダクタンスコイル
Ｌ1のインピーダンスＸＬ（ＸＬ＝ωＬ）より十分小さ
くすることによって、投光パルス信号は、減衰が無くな
り、インダクタンスコイルＬ1の影響を防ぐことができ
る。そして、上記パルス信号は、カプリングコンデンサ
Ｃ1を介して初段増幅器２１の入力に伝わり、初段増幅
器２１は、上記パルス信号を２段のトランジスタＱ1，
Ｑ2で増幅して主増幅器２２に供給することができる。

【００１６】主増幅器２２で増幅されたパルス信号は、
検波器２３で検波され、さらに光電スイッチの出力とし
て出力回路２４から取り出される。図３は、外乱防止回
路の第２実施例を示す回路図である。本実施例におい
て、第１実施例と異なる点は、同じ大きさで、かつ互い
に逆巻きの直流抵抗の小さいインダクタンスコイルＬ
1，Ｌ2を直列に接続され、かつフォトダイオードＤ1に
並列に接続させた点である。なお、インダクタンスコイ
ルＬ1，Ｌ2は、受光素子とともにプリント基板上に互い
に同じ向きに接近させて配置させることが可能である。

【００１７】インダクタンスコイルＬ1，Ｌ2は、外部か
ら妨害波として進入してくる電磁波、すなわち進入して
くる妨害波に対して逆方向の起電力を発生し、相互に打
ち消し合わせ、上記妨害波が初段増幅器２１に伝わらな
いように構成されているので、第１実施例と同様に入射
する外乱光の影響を防止するとともに、外部からの電磁
波の影響を軽減することができる。

【００１８】従って、本実施例では、直流抵抗の小さい
インダクタンスコイルをフォトダイオードＤ1に並列に
接続させるので、外乱光の入射に対しても高感度で投光
器からのパルスビームを受光し、安定した動作を行うこ
とができるとともに、光電スイッチの外乱防止回路を小
型、軽量にすることができる。これにより、本実施例の
光電スイッチをプラットホーム等の狭いスペースの場所
に設置しても、乗降客の邪魔にならず、外乱光の入射に
対しても影響を受けずに高感度でパルスビームを受光す
ることができる。

【００１９】また、本実施例では、インダクタンスコイ
ルを受光素子とともに、プリント基板上に配置させるこ
とができるので、さらに外乱防止回路の小型、軽量化が
図られる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、パル
スビームを投光する投光手段と、該パルスビームを受光
して光電変換する受光素子と、前記変換された光電流に
よるパルス信号を増幅する増幅手段と、前記増幅された
信号を検波して出力する検波出力手段とを有する光電ス
イッチにおいて、前記受光素子に並列に接続され、前記
変換された光電流の直流成分を除去する除去手段と、前
記除去手段に接続され、該除去手段の信号に対するイン
ピーダンスより小さい入力インピーダンスの初段増幅手
段とを備えた外乱光の入射に対しても高感度で投光器か
らのパルスビームを受光し、安定した動作を行うことが
できるとともに、光電スイッチの外乱防止回路の小型、
軽量化が図られる。

【００２１】請求項３では、除去手段が同じ大きさで、
かつ互いに逆巻きのインダクタンスを直列に接続され、
かつ前記フォトダイオードに並列に接続された複数のイ
ンダクタンスからなるので、外部から進入する妨害電磁
波を互いに打ち消し合うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光電スイッチの一実施例の構成を
示すブロック図である。

【図２】図１に示した外乱防止回路の具体的な第１実施
例を示す回路図である。

【図３】同じく外乱防止回路の具体的な第２実施例を示
す回路図である。

【図４】従来の外乱防止回路の回路図である。

【図５】同じく従来の外乱防止回路の他の回路図であ
る。

【符号の説明】

Ｃ1 カプリングコンデンサ Ｄ1 フォトダイオード Ｌ1，Ｌ2 インダクタンスコイル Ｒ1 抵抗 １１ パルス発生回路 １２ 電流増幅器 １３ 投光素子 ２１ 初段増幅器 ２２ 主増幅器 ２３ 検波器 ２４ 出力回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルスビームを投光する投光手段と、該
   パルスビームを受光して光電変換する受光素子と、前記
   変換された光電流によるパルス信号を増幅する増幅手段
   と、前記増幅された信号を検波して出力する検波出力手
   段とを有する光電スイッチにおいて、 前記変換された光電流の直流成分を除去する除去手段を
   備えたことを特徴とする光電スイッチの外乱防止回路。
2. 【請求項２】 前記除去手段は、前記受光素子に並列に
   接続されたインダクタンスからなり、該受光素子で変換
   された光電流の直流成分をバイパスさせて除去すること
   を特徴とする請求項１に記載の光電スイッチの外乱防止
   回路。
3. 【請求項３】 前記除去手段は、同じ大きさで、かつ互
   いに逆巻きのインダクタンスを直列に接続され、かつ前
   記受光素子に並列に接続された複数のインダクタンスか
   らなり、該受光素子で変換された光電流の直流成分をバ
   イパスさせて除去することを特徴とする請求項１に記載
   の光電スイッチの外乱防止回路。
4. 【請求項４】 前記外乱防止回路は、前記除去手段に接
   続され、該除去手段の信号に対するインピーダンスより
   小さい入力インピーダンスの初段増幅手段を備えたこと
   を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光電ス
   イッチの外乱防止回路。